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1、天线基本知识（二） VmrWrH 2005-12-31来源：RFID射频快报 2C$ aX6.XHWbDf u2xM0nQ 关键词: 天线性能 知识 天线 N4%!.Y EKfe*|(L Ps0WRJnx 【提要】天线基本知识（二） &ZFsK c# Q#x!u0 D52ELr7 *天线 y!fV+S, 1.1 天线的作用与地位 T *天线方向性 q5YgKz?IC 发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部 pJWg+ 分能量朝所需的方向辐射。 垂直放置的半波对称振子具有平放的 “面包圈” 形的立体方向图。 立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，平面方向
2、图描述天线在某指定平面上的方向性。在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而在水平面上各个方向上的辐射一样大。 _n#Lufx XLzh(w= *天线方向性增强 w4xpU1 平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的水平面方向图说明了反射面的作用-反射面把功率反射到单侧方向，提高了增益。 天线的基本知识全向阵 （垂直阵列 不带平面反射板）。 $3zs?Fd 抛物反射面的使用，更能使天线的辐射，像光学中的探照灯那样，把能量集中到一个小立体角内，从而获得很高的增益。不言而喻，抛物面天线的构成包括两个基本要素：抛物反射面 和 放置在抛物面焦点上的辐射源。 Z0s65BR *增益
3、 Lqq RuKi 增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信 Xd - 号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。 可以这样来理解增益的物理含义-为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号。 0eUK 如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为 G = 13 dB = 20的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需 100 / 20 = 5W . 换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入
4、功率放大的倍数。 /JI1J 半波对称振子的增益为G = 2.15 dBi ; 4个半波对称振子 沿垂线上下排列，构成一个垂直 z fe 四元阵，其增益约为G = 8.15 dBi ( dBi这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源) 。 ?-%Q W 如果以半波对称振子作比较对象，则增益的单位是dBd 。 kN_ i0y- 半波对称振子的增益为G = 0 dBd （因为是自己跟自己比，比值为1，取对数得零值。） ； c u*8,*FU 垂直四元阵，其增益约为G = 8.15 2.15 = 6 dB。 E7X6Shng s)C5u;3! * 波瓣宽度 $2uk;&?A= 方向图通常都有两个
5、或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。 在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称 波束宽度 或 主瓣宽度 或 半功率角）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。 zGgPW 还有一种波瓣宽度，即 10dB波瓣宽度，顾名思义它是方向图中辐射强度降低 10dB （功率密度降至十分之一） 的两个点间的夹角 . U7 & *前后比 y0s= yN_ 方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比，记为 F / B 。前后比越大，天线的后向辐射 t 7GKB8: （或接收）越小。前后比F / B 的计算十分简单
6、- F / B = 10 Lg （前向功率密度） /（ 后向功率密度） )1?#q x 对天线的前后比F / B 有要求时，其典型值为 （18 - 30）dB，特殊情况下则要求达 DR=HQ （35 - 40）dB 。 7S* * 天线增益的若干近似计算式 _EPfeh; 1） 天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益： H!SFSgAu G（ dBi ） = 10 Lg 32000 / （ 23dB,E 23dB,H ） ,bTpD! 式中， 23dB,E 与 23dB,H 分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度； Fq +J#% 32000 是统计出来的经验数据。 Pm(.
7、EC_ 2） 对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益： _v6x3 Z G（ dB i ） = 10 Lg 4.5 （ D / 0 ）2 Q DVk7ks 式中， D 为抛物面直径； ov270: 0 为中心工作波长； /SW*yR2l 4.5 是统计出来的经验数据。 ,p1:pga 3） 对于直立全向天线，有近似计算式 J?C#2 / G（ dBi ） = 10 Lg 2 L / 0 xovshs 式中， L 为天线长度； 4egvh 0 为中心工作波长； & .kFn!5(g 天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极化-是最常用的；水平极化-也是要被
8、用到的。 &+85_&$ * 双极化天线 j 1;.tPn 阻分量 Rin 和电抗分量 Xin ，即 Zin = Rin + j Xin 。电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此，必须使电抗分量尽可能为零，也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。事实上，即使是设计、调试得很好的天线，其输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值。 _33Ht9 输入阻抗与天线的结构、尺寸以及工作波长有关，半波对称振子是最重要的基本天线 ，其输 O-HS)g$2 入阻抗为 Zin = 73.142.5 (欧) 。当把其长度缩短（）时，就可以消除其中的电抗分量，使天线的输入阻抗为纯电阻，此时的输入阻抗为 Zin = 73.1 (欧) ,（标称 75 欧） 。 U+qyS|i 注意，严格的说，纯电阻性的天线输入阻抗只是对点频而言的。 =1x_GB 顺便指出，半波折合振子的输入阻抗为半波对称振子的四倍，即 ij!d-eM/b Zin = 280 (欧) ,（标称300欧）。 gy%.+!4v 有趣的是，对于任一天线，人们总可通过天
